三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)簡(jiǎn)述問題：3D-LST與LiDAR三維激光掃描技術(shù)（3DLaserScanningTechnology,3D-LST）是一種先進(jìn)的全自動(dòng)高精度立體掃描技術(shù)地面激光掃描儀（TerrestrialLaserScanning,TLS）機(jī)載激光掃描儀(系統(tǒng))（AirborneLaserScanning,ALS）激光掃描測(cè)距技術(shù)（LightDetectionandRangingLiDAR）是一種快速直接獲取地形表面模型的技術(shù)LIDAR是一種集激光測(cè)距、GPS（全球定位系統(tǒng)）和INS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）三種技術(shù)與一體的空間測(cè)量系統(tǒng)。是一種新型光傳感器。LIDAR并非雷達(dá)（Radar），雷達(dá)是聲波傳感器。三維激光掃描技術(shù)是什么？分類情況？有何用？有什么特點(diǎn)？三維激光掃描技術(shù)是用三維激光掃描儀獲取目標(biāo)物表面各點(diǎn)的空間坐標(biāo)，然后由獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)構(gòu)造出目標(biāo)物的三維模型的一種全自動(dòng)測(cè)量技術(shù)。小尺度中尺度大尺度空間尺度Range:XXmm–XXmAccuracy:

mRange:XXcm–XXmAccuracy:mmRange:XXm–XXkmAccuracy:cmRange:XXkmAccuracy:cm不同測(cè)程的激光掃描儀2001瑞士Leica收購Cyra開發(fā)HDS（highdefinitionsurveying）系列地面激光掃描儀,配套軟件為cyclone系列HDS2500（又叫cyrax2500）2003Trimble收購MENSI沿用S系列激光掃描儀，推出G系列，推出VX空間測(cè)站配套軟件為RealworksSurvey系列。像臺(tái)臺(tái)式電腦加拿大Optech生產(chǎn)ILRIS-3D系列PDA可控。像臺(tái)醫(yī)療設(shè)備。奧地利Rieal生產(chǎn)LMS系列LPM系列，V系列（具有在線波形分析功能），配套軟件RiSCAN系列。脈沖廠家。像個(gè)機(jī)器人美Faro生產(chǎn)LS系列，Photon系列，配套軟件FAROScence,FAROScout,FARORecord,FAROWorks,FAROCloud。相位廠家。兩個(gè)大耳朵日本Topcon推出IS影像型三維掃描全站儀和GLS-1000德國(guó)廠家CALLIDUS,Z+F,ArcTion英國(guó)廠家3DLaserMapping澳大利亞廠家I-SITE中國(guó)南方測(cè)繪三維激光掃描技術(shù)特點(diǎn)：快速高精度地將三維現(xiàn)實(shí)空間數(shù)字化，并存進(jìn)數(shù)據(jù)庫快速撲獲大量三維數(shù)字化信息，如三維坐標(biāo)，幾何形體及三維影像信息；對(duì)現(xiàn)實(shí)空間物體及性狀做實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)三維現(xiàn)實(shí)信息做精確快速處理，分析；由原來的單點(diǎn)測(cè)量變?yōu)槊媸剑w式測(cè)量；由原來的影像信息與方位信息分離，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣葱畔⒌膹?fù)合獲?。挥稍瓉韨鹘y(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S可視化設(shè)計(jì)

三維激光掃描系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域

地形測(cè)量建筑物平、立、剖面圖的制作船舶外形測(cè)量考古現(xiàn)場(chǎng)記錄事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工廠數(shù)字化三維設(shè)計(jì)改造數(shù)字城市管道三維工程改造重新設(shè)計(jì)數(shù)字文物（大佛雕塑景觀小區(qū)）存檔礦區(qū)土方開挖斷面和體積量測(cè)

三維激光掃描儀的技術(shù)目前應(yīng)用領(lǐng)域三維測(cè)量；反向工程；工程施工質(zhì)量監(jiān)控，規(guī)劃，管理；三維可視化設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)優(yōu)化；建立三維數(shù)字化多源數(shù)據(jù)庫高精度，多維數(shù)字化信息用于緊急應(yīng)急城市規(guī)劃國(guó)土資源評(píng)估及管理重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)管理；三維分析坐標(biāo)計(jì)算公式儀器坐標(biāo)系Ｘ=ＳcosθcosαＹ=ＳcosθsinαＺ=Ｓsinθ點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差大致可分為四類：儀器誤差、與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差、外界環(huán)境條件、點(diǎn)云配準(zhǔn)。儀器誤差是儀器本身性能缺陷造成的測(cè)量誤差，包括激光測(cè)距的誤差；掃描角度測(cè)量的誤差；與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差主要包括目標(biāo)物體反射面傾斜的影響和表面粗糙度的影響；外界環(huán)境條件主要包括溫度、氣壓等因素。減少誤差的方法：掃描儀定期標(biāo)定，確定測(cè)距和測(cè)角的系統(tǒng)誤差。掃描作業(yè)合理規(guī)劃，盡量減少測(cè)站次數(shù)，從而減少因點(diǎn)云配準(zhǔn)引入的配準(zhǔn)誤差縮短掃描距離，減少大氣對(duì)激光傳輸?shù)挠绊?。盡可能進(jìn)行垂直掃描，避免激光光斑形狀造成的掃描點(diǎn)位置不確定性采用濾波和擬合等數(shù)據(jù)處理手段，提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)質(zhì)量點(diǎn)云剔除非目標(biāo)物（不相關(guān)點(diǎn)云）建模成果觀測(cè)南校高樓實(shí)驗(yàn)掃描點(diǎn)云線劃圖建模渲染和紋理謝謝DOM分辨率0.2m)DOM&DLGDOM&DEMDOM,DEM&DLGDOM+Laser點(diǎn)云+DEMLaser點(diǎn)云數(shù)據(jù)機(jī)載激光掃描

機(jī)載LIDAR

（機(jī)載激光掃描系統(tǒng)）全稱：激光探測(cè)及測(cè)距系統(tǒng)機(jī)載激光掃描測(cè)量系統(tǒng)是一種主動(dòng)航空遙感裝置，是實(shí)現(xiàn)地面三維坐標(biāo)和影像數(shù)據(jù)同步、快速、高精確獲取，并快速、智能化實(shí)現(xiàn)地物三維實(shí)時(shí)、變化、真實(shí)形態(tài)特性再現(xiàn)的一種國(guó)際領(lǐng)先的測(cè)繪高新技術(shù)。

機(jī)載激光掃描

激光測(cè)距原理激光掃描最基本的工作原理與無線電掃描沒有區(qū)別，即由掃描發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信號(hào)，經(jīng)目標(biāo)反射后被接收系統(tǒng)收集，通過測(cè)量反射光的運(yùn)行時(shí)間而確定目標(biāo)的距離。

激光器到反射物體的距離(d)=光速(c)×?xí)r間(t)/2激光束發(fā)射的頻率能從每秒幾個(gè)脈沖到每秒幾萬個(gè)脈沖，接收器將會(huì)在一分鐘內(nèi)記錄六十萬個(gè)點(diǎn)。結(jié)合GPS得到的激光器位置坐標(biāo)信息，INS得到的激光方向信息，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出每一個(gè)激光點(diǎn)的大地坐標(biāo)X、Y、Z，大量的激光點(diǎn)聚集成激光點(diǎn)云，組成點(diǎn)云圖像。機(jī)載激光掃描

激光掃描工作原理圖機(jī)載激光掃描

機(jī)載激光掃描設(shè)備機(jī)載激光掃描測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備主要包括三大部件：機(jī)載激光掃描儀、航空數(shù)碼相機(jī)、定向定位系統(tǒng)POS（包括全球定位系統(tǒng)GPS和慣性導(dǎo)航儀IMU）。機(jī)載激光掃描

POS系統(tǒng)：POS系統(tǒng)部件測(cè)量設(shè)備在每一瞬間的空間位置與姿態(tài)，其中GPS確定空間位置，IMU慣導(dǎo)測(cè)量仰俯角、側(cè)滾角和航向角數(shù)據(jù)。機(jī)載LiDAR采用動(dòng)態(tài)載波相位差分GPS系統(tǒng)，利用安裝了電機(jī)上與LiDAR相連接的和設(shè)在一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)站的至少兩臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)同步而連續(xù)地觀測(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)、同時(shí)記錄瞬間激光和數(shù)碼相機(jī)開啟脈沖的時(shí)間標(biāo)記，再進(jìn)行載波相位測(cè)量差分定位技術(shù)的離線數(shù)據(jù)后處理，獲取LiDAR的三維坐標(biāo)。慣導(dǎo)的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)實(shí)踐進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。機(jī)載激光掃描

激光掃描儀：機(jī)載激光掃描儀部件采集三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，測(cè)量地形同時(shí)記錄回波強(qiáng)度及波形激光掃描儀，是LiDAR的核心，一般由激光發(fā)射器、接收器、時(shí)間間隔測(cè)量裝置、傳動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)和軟件組成。線激光器發(fā)出的光平面掃描物體表面，面陣CCD采集被測(cè)物面上激光掃描線的漫反射圖像，在計(jì)算機(jī)中對(duì)激光掃描線圖像進(jìn)行處理，依據(jù)空間物點(diǎn)與CCD